L ỜI CẢM ƠN
2.2.1 Xác định năng lượng chùm tia điện tử
2.2.1.1 Quy trình đo
Bước 1:Chuẩn bị Stack
Để xác định năng lượng chùm tia chúng tơi sử dụng phương pháp đo tầm điện tử trong vật chất. Liều kế radiochromic phim B3000 được dùng để xác định phân bố liều theo chiều sâu của Stack. Stack là một khối hình hộp chữ nhật gồm nhiều lớp ghép lại với nhau (Hình 2.10). Theo [13] thì kích thước của Stack phải thỏa mãn: Chiều dày mỗi lớp t ≤ Rp/12; chiều rộng và chiều dài của Stack ≥ 3Rp; chiều cao T của Stack ≥ 1,5Rp. Đề tài chọn Stack nhơm cĩ mật độ 2,65g/cm3, Rp=1,616cm [13], kích thước mỗi tấm 100mm x 100mm x 1,167mm (chiều dày), chiều cao Stack 2,5cm (Hình 2.11). Giữa mỗi lớp của Stack dán một liều kế B3000 để xác định liều theo chiều sâu của Stack (Hình 2.12).
Bước 2: Xác định các thơng số chiếu xạ - Chiếu xạ một mặt
- Cường độ dịng: I = 0,23mA tương ứng với cơng suất 2,3kW - Độ rộng quét chùm tia: L = 30cm
- Liều bề mặt: D=15kGy
- Vận tốc băng chuyền (m/phút): Được xác định theo cơng thức
) / ( 51 , 0 L(cm) D(kGy). A) I( v= µ = m phút (2.1)
20 25 B C Dmax kGy
Bước 3: Ghi nhận giá trị liều kế
Liều kế sau khi chiếu xạ được nhanh chĩng đưa tới phịng đo liều, sấy liều kế ở nhiệt độ 650C trong thời gian 10 phút. Liều kế được đọc liều trên máy quang phổ GENESYS 20 tại bước sĩng 552nm.
2.2.1.2 Kết quả
Kết quả phân bố liều theo chiều sâu của Stack được cho trong Phụ lục 3 và đồ thị trong Hình 2.13.
Hình 2.11: Mơ hình Stack theo ISO/ASTM [13]
Hình 2.12: Bố trí liều kế B3000 trên Stack để đo năng lượng điện tử Hình 2.10: Stack nhơm tại VINAGAMMA
B: Phân bố liều theo chiều sâu C: Làm khớp tuyến tính
Hình 2.13: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu đối với Stack nhơm
Từ đồ thị trong Hình 2.13, chiều sâu được chọn để xác định hàm làm khớp tuyến tính từ 1,4cm đến 1,75cm.
Phương trình hàm làm khớp: D=52,23-26,821R
Kết quả làm khớp cho thấy: Rp= 1,95cm, R50=1,55cm.
Từ kết quả trên xác định được năng lượng cĩ xác xuất cực đại (Ep) và năng lượng trung bình (Ea) thơng qua cơng thức bán thực nghiệm 2.3, 2.4 [13].
Ep=0,2+5,09.Rp E50=6,2.R50
Hoặc tính bằng phương pháp mơ phỏng Monte Carlo (code ITS3) [12] qua cơng thức 2.5 và 2.6.
E50=0,734+5,78.R50 - 0,0504.R502 Ep=0,423+4,69.Rp - 0,0532.Rp2
Sai số điển hình của liều kế phim B3 là 5% trong phép đo liều. Từ phương trình 2.2, chúng tơi xác định được sai số của Rp và R50 khoảng 2,6%. Lấy vi phân các phương trình 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, chúng tơi xác định được sai số của phép đo năng lượng.
(2.3) (2.4)
(2.6) (2.5) (2.2)
Kết quả năng lượng (Ep) và (Ea) theo hai phương pháp được cho trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Kết quả xác định năng lượng
Monte Carlo Bán thực nghiệm
R50 1,55 ± 0,02 cm 1,55 ± 0,02 cm
Ea 9,57 ± 0,12 MeV 9,61 ± 0,12 MeV
Rр 1,95± 0,04 cm 1,95 ± 0,04 cm
Ep 9,37 ± 0,2 MeV 10,12 ± 0,2 MeV
So sánh với kết quả tính cho một máy chuẩn năng lượng 10MeV[21] cho thấy: năng lượng của chùm tia đạt yêu cầu đặc tính kỹ thuật của thiết bị UELR-10-15S2.
2.2.2 Xác định độ rộng quét cực đại của chùm tia điện tử 2.2.2.1 Quy trình đo 2.2.2.1 Quy trình đo
Bước 1: Chuẩn bị giả hàng và bố trí liều kế Để xác định độ rộng quét tác giả
sử dụng giả hàng bằng gỗ ép cĩ tỷ trọng 0,83g/cm3 cĩ kích thước 40cm x 58cm x 26cm (chiều dày) và dán các liều kế B3000 theo chiều chùm tia quét trên hai mặt của giả hàng, khoảng cách giữa các liều kế là 4cm (Hình 2.14). Chiều dày của giả hàng được tính tốn để liều ghi được ở mặt trên giả hàng khơng bị ảnh hưởng của đầu quét ở dưới và ngược lại.
Bước 2: Xác định các thơng số chiếu xạ Thực hiện chiếu xạ 2 mặt với các thơng số như sau:
- Cường độ dịng: I = 0,78mA tương ứng với cơng suất 7,8kW - Độ rộng quét chùm tia: L = 60cm
- Liều bề mặt: D=26kGy
- Vận tốc băng chuyền: v=0,5m/phút
Hình 2.14: Bố trí liều kế trên giả hàng gỗ ép tỷ trọng 0,83g/cm3
Bước 3:Ghi nhận giá trị liều kế
Liều kế dán trên các giả hàng sau khi được chiếu xạ trên máy gia tốc chùm tia điện tử được nhanh chĩng đưa tới phịng đo liều. Liều kế được sấy ở nhiệt độ 650
C trong thời gian 10 phút. Liều kế được đọc liều trên máy quang phổ hệ GENESYS 20 tại bước sĩng 552nm.
2.2.2.2 Kết quả
Kết quả phân bố liều theo chùm tia quét ở mặt trên và mặt dưới được cho trong Phụ lục 4 và đồ thị trong Hình 2.15.
Nhận xét: Phân bố liều theo chiều quét ở mặt dưới và mặt trên đồng đều nhau trong khoảng 0-46cm, tuy nhiên mặt dưới bị giới hạn từ 0-6cm cho nên độ rộng quét cực đại của thiết bị UELR- 10-15S2 ổn định trong khoảng 40cm.
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT PHÂN BỐ LIỀU TRONG CÁC GIẢ HÀNG 3.1 QUY TRÌNH KHẢO SÁT 3.1.1 Chuẩn bị các giả hàng 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 60 B C cm kGy
Hình 2.15: Phân bố liều bề mặt giả hàng gỗ ép tỷ trọng 0,83g/cm3
B: Mặt trên
Kích thước và khối lượng hàng chiếu xạ tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Cơng nghệ Bức xạ được thống kê đến tháng 5/2011 và phân thành 6 nhĩm được cho trong Phụ lục 5. Bao gồm:
Nhĩm 1: các mặt hàng chiếu xạ cĩ tỷ trọng dưới 0,2g/cm3, bao gồm 18 loại hàng chủ yếu là hàng dụng cụ y tế cĩ tỷ trọng nhẹ.
Nhĩm 2: các mặt hàng chiếu xạ cĩ tỷ trọng trong khoảng từ 0,2 đến dưới 0,3g/cm3, cĩ 28 loại hàng bao gồm một số hàng Đơng Nam Dược và một số hàng thực phẩm đơng lạnh cĩ tỷ trọng nhẹ.
Nhĩm 3: các mặt hàng chiếu xạ cĩ tỷ trọng trong khoảng từ 0,3 đến dưới 0,4g/cm3, cĩ 30 loại hàng, tập trung chủ yếu là các mặt hàng thực phẩm đơng lạnh và một số loại Đơng Nam Dược.
Nhĩm 4: các mặt hàng chiếu xạ cĩ tỷ trọng trong khoảng từ 0,4 đến dưới 0,5g/cm3, cĩ 33 lại hàng, nhĩm này bao gồm chủ yếu là hàng thực phẩm đơng lạnh.
Nhĩm 5: các mặt hàng chiếu xạ cĩ tỷ trọng trong khoảng từ 0,5 đến dưới 0,6g/cm3, cĩ 22 lại hàng, nhĩm này bao gồm chủ yếu là hàng thực phẩm đơng lạnh.
Nhĩm 6: các mặt hàng chiếu xạ cĩ tỷ trọng trên 0,6g/cm3
, cĩ 14 lại hàng, nhĩm này cũng bao gồm chủ yếu là hàng thực phẩm đơng lạnh.
Do gắn liều kế trong hàng để chiếu xạ trực tiếp là khơng thể nên chúng tơi thực hiện khảo sát liều trên các giả hàng tương ứng với 6 nhĩm tỷ trọng được chiếu xạ nhiều ở trung tâm: 0,17g/cm3; 0,24g/cm3; 0,37g/cm3; 0,46g/cm3; 0,54g/cm3 và 0,68g/cm3.
Các giả hàng được làm bằng các vật liệu cĩ tỷ trọng tương ứng thích hợp, vật liệu được chọn làm giả hàng cĩ dạng tấm để dễ dàng gắn liều kế, bề dày mỗi tấm 1cm. Do giới hạn chiều cao băng tải là 30cm và độ ổn định của chùm tia trong khoảng 40cm nên kích thước giả hàng được chọn như sau: chiều cao 30cm gồm 30 lớp ghép lại, chiều rộng 40cm, chiều dài 40cm. Các giả hàng được mơ tả trong các hình từ Hình 3.1 đến Hình 3.6.
3.1.2 Bố trí liều kế
Để xác định phân bố liều theo chiều sâu, liều kế B3000 được dán ở giữa mỗi lớp của các giả hàng. Để khảo sát liều tại biên, một dãy liều kế B3000 được dán dọc theo bề dày của các giả hàng tại biên (Hình 3.7).
Hình 3.2: Giả hàng mút EVA 0,24g/cm3
Hình 3.1:Giả hàng mút mouse 0,17g/cm3
Hình 3.4: Giả hàng nhựa PVC 0,46 g/cm3
Hình 3.5: Giả hàng nhựa tự ép 0,54 g/cm3 Hình 3.6: Giả hàng gỗ ép 0,68 g/cm3
Xác định liều bề mặt theo chùm tia quét : Dán hai dãy liều kế B3000 trên hai mặt giả hàng mỗi liều kế cách nhau 2cm (Hình 3.8).
Các giả hàng được bọc bằng thùng carton dày 0,3cm và được cố định trong thùng nhơm để thuận tiện cho việc chiếu xạ trên hệ thống băng tải (Hình 3.9).
3.1.3 Xác định các thơng số chiếu xạ
Cài đặt các thơng số chiếu xạ như sau: - Chiếu xạ một mặt và hai mặt.
- Khoảng liều bề mặt: D =15kGy.
- Cường độ dịng: I = 0,3mA tương ứng với cơng suất 3kW. - Độ rộng quét chùm tia: L = 40cm.
- Vận tốc băng chuyền: v = 0,5m/phút.
3.1.4 Ghi nhận giá trị liều kế
Liều kế dán trên các giả hàng sau khi được chiếu xạ trên máy gia tốc chùm tia điện tử được nhanh chĩng đưa tới phịng đo liều. Liều kế được sấy ở nhiệt độ 650C trong thời gian 10 phút. Liều kế được đọc liều trên máy quang phổ hệ GENESYS
Hình 3.8: Bố trí liều kế để khảo sát phân bố liều theo chùm tia quét
Hình 3.7: Bố trí liều kế để khảo sát phân bố liều theo chiều sâu
20 tại bước sĩng 552nm.
3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT
3.2.1 Kết quả phân bố liều theo chiều sâu
Hình 3.9: Giả hàng trên hệ thống băng chuyền đi vào buồng chiếu xạ
Kết quả phân bố liều theo chiều sâu tại tâm và biên tương ứng với từng tỷ trọng kết hợp so sánh với kết quả tính bằng chương trình ModeRTL 2.6 [4], được cho trong Phụ lục 6 và các đồ thị trong các Hình từ 3.10 đến 3.21.
Hình 3.10: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,17g/cm3
tại tâm và tại biên, chiếu xạ một mặt
Hình 3.11: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,24g/cm3tại tâm và tại biên, chiếu xạ một mặt
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 B C D E cm kGy 0.17 10 15 20 0.37 kGy 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 0.24 B C D E cm kGy
Hình 3.12: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,37g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ một mặt
Hình 3.13: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,46g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ một mặt
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 0.46 B C D E cm kGy 10 15 20 0.54 kGy
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 0.68 B C D E cm kGy .
Hình 3.14: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,54g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ một mặt
Hình 3.15: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,68g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ một mặt
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
20 25 30 35 40 0.17 kGy
Hình 3.16: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,17g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ hai mặt
Hình 3.17: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,24g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ hai mặt
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 0.24 B C D E cm kGy 10 15 20 0.37 kGy
Hình 3.18: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,37g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ hai mặt
Hình 3.19: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,46g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ hai mặt
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 0.46 B C D E cm kGy 15 20 0.54 kGy
20 kGy
0,17
3.2.2 Kết quả phân bố liều theo chiều chùm tia quét
Hình 3.20: Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,54g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ hai mặt
Hình 3.21 : Đồ thị phân bố liều theo chiều sâu tương ứng với tỷ trọng 0,68g/cm3 tại tâm và tại biên, chiếu xạ hai mặt
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
B: Tại tâm ModeRTL 2.6 C: Tại biên ModeRTL 2.6
D: Tại tâm thực nghiệm
E: Tại biên thực nghiệm
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 0.68 B C D E cm kGy
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 B C cm kGy 0,24 15 20 kGy 0,37
Kết quả phân bố liều theo chiều chùm tia quét được cho trong Phụ lục 7 và đồ thị trong các Hình từ Hình 3.22 đến 3.27.
Hình 3.23: Phân bố liều trên bề mặt đối với giả hàng tỷ trọng 0,24g/cm3
B: mặt trên C: mặt dưới
Hình 3.22: Phân bố liều trên bề mặt đối với giả hàng tỷ trọng 0,17g/cm3
B: mặt trên C: mặt dưới
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 B C cm kGy 0,46 15 20 kGy 0.54
Hình 3.24: Phân bố liều trên bề mặt đối với giả hàng tỷ trọng 0,37g/cm3
Hình 3.25: Phân bố liều trên bề mặt đối với giả hàng tỷ trọng 0,46g/cm3
B: mặt trên C: mặt dưới
B: mặt trên C: mặt dưới
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 B C cm kGy 0.68 3.2.3 Hệ số bất đồng đều liều
Hình 3.27: Phân bố liều trên bề mặt đối với giả hàng tỷ trọng 0,68g/cm3 Hình 3.26: Phân bố liều trên bề mặt đối với giả hàng trọng 0,54g/cm3
B: mặt trên C: mặt dưới
B: mặt trên C: mặt dưới
0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 Dmax/Dmin B C D E F G cm
Từ kết quả phân bố liều theo chiều sâu trong trường hợp chiếu xạ một mặt và hai mặt, chúng tơi xác định được hệ số bất đồng đều liều tương ứng với từng tỷ trọng được cho trong Phụ lục 8 và các đồ thị trong các Hình 3.28, 3.29.
3.2.4 Kết luận 0 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 35 Dmax/Dmin B C D E F G cm
Hình 3.28: Hệ số bất đồng đều liều tương ứng với các tỷ trọng, chiếu xạ một mặt
Hình 3.29: Hệ số bất đồng đều liều tương ứng với các tỷ trọng, chiếu xạ hai mặt
B: 0,17g/cm3 C: 0,24g/cm3 D: 0,37g/cm3 E: 0,46g/cm3 F: 0,54g/cm3 G: 0,68g/cm3 B: 0,17g/cm3 C: 0,24g/cm3 D: 0,37g/cm3 E: 0,46g/cm3 F: 0,54g/cm3 G: 0,68g/cm3
Kết quả phân bố liều theo chiều sâu và độ bất đồng đều liều tương ứng với các tỷ trọng trong trường hợp chiếu xạ một và hai mặt cho thấy: Hình dạng của các đường phân bố liều và đường biểu diễn tỷ số max:min trong cả hai trường hợp chiếu xạ thực nghiệm đều cĩ dạng giống như lý thuyết đã đưa ra ở Chương 1. Đồng thời kết quả đo liều ở các vị trí đặt liều kế chênh lệch khơng đáng kể (khơng quá 5%) so với kết quả tính bằng chương trình ModeRTL 2.6 [4].